Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Материалы и методы 15
Глава 2. Количественные и качественные характеристики генной изменчивости у видов Mus musculus L. 1758. Принципы и ограничения белковой диагностики видов и форм 24
2.1 Аллозимная изменчивость в популяциях Mus domesticus Rutty, 1772, связь с расселением мышей и их экологией 24
2.2. Аллозимная изменчивость в популяциях Mus musculus s. str. и ее связь с синантропностью вида 35
2.3. Сравнительная аллозимная изменчивость видов Mus, включая М. spicilegus, М. macedonicus, М. caroli, М. mahomet 43
2.4. Соотношение дискретности и непрерывности в таксономическом положении домовых мышей 52
2.5. Выводы из главы 60
Глава 3. Разграничение древнего и эволюционно нового полиморфизма в популяциях надвидового комплекса домовых мышей Mus musculus s. lato. Новый взгляд на происхождение, пути расселения и эволюцию домовых мышей Закавказья 61
3.1. Краткая история вопроса о происхождении популяций синантропных домовых мышей Закавказья 61
3.2. Обоснование нового подхода к идентификации генофонда популяций домовых мышей Закавказья 68
3.3. Дифференциация аллелофонда, вычленение анцестрального полиморфизма и анализ генотипического равновесия в популяциях домовых мышей 74
3.4. Филогенетические взаимоотношения у домовых мышей, реконструкция процесса формирования их генофондов и гипотеза происхождения закавказских популяций.. 83
3.3. Выводы из главы 93
Глава 4 Репродуктивный потенциал и генная изменчивость в популяциях курганчиковых {Mus spicilegus Petenyi, 1882) и домовых мышей (Mus musculus s. str.) как результат их эволюции 94
Выводы из главы 104
Глава 5 Два типа генетической дифференциации в эволюции видов-двойников щетинистых крыс p. Proechimys 105
5.1. Постановка проблемы в изучении тропических видов животных и формулировка цели исследования 105
5.2. Эколого-биологические характеристики исследованных видов 110
5.3. Межвидовая генетическая изменчивость исследованных видов щетинистых крыс p. Proechimys 112
5.4. Структура аллозимной изменчивости исследованных видов, выявление двух типов генетической дифференциации видов, связь хромосомных и белковых изменений в их эволюции, адаптация видов к среде обитания 119
5.5. Выводы из главы 129
Глава 6 . Формирование аллозимной изменчивости в популяциях цепкохвостых хутий п/сем Capromyinae Кубы 130
6.1. Особенности заселения Антильского региона древней фауной, таксономическая градация форм сем. Capromyidae и фрагментарный характер их распределения по островам 130
6.2. Генетическая дифференциация форм кубинских хутий и проблема «завышенных» таксономических рангов 137
6.3. Филогенетические связи кубинских видов Capromys и южноамериканских Proechimys, Dactilomys и Myocastor. 149
6.4. Выводы из главы 152
Глава 7. Формирование микрогеографической изменчивости в изолированных популяциях трех эндемичных видов жестковолосых мышей надвидового комплекса Lophuromys flavoptmctatus s. lato 153
7.1. Особенности аллозимной диагностики африканских мышевидных грызунов... 153
Таблица24 158
Частоты аллелей полиморфных локусов в популяциях трех видов Lophuromys, обитающих в Национальном парке Бале 158
7.3. Происхождение микрогеографической подразделенности исследованных видов Lophuromys и факторы ее поддержания 165
7.4. Выводы из главы 169
Глава 8 . Формирование аллозимной изменчивости в интродуцированных популяциях европейского бобра {Castorfiber L., 1758). Проблема статуса «спасенного» вида 170
8.1. Краткая история катастрофической депрессии и последующего искусственного восстановления численности европейского бобра Castor fiber L., 1758 170
8.2. Оценка уровня аллозимной изменчивости в воронежской автохтонной популяции европейского бобра. Сравнение с изменчивостью канадского бобра 174
8.3. Сравнительная оценка аллозимной изменчивости коренных и интродуцированных популяций европейского бобра 179
8.4. Популяционная иерархия бобровых сообществ в бассейне р. Чепца Кировской области и факторы поддержания генетической генетической гетерогенности 186
8.5. Выделение элементарной популяции и оценка ее эффективной репродуктивной величины Ne 198
8.6. Выводы из главы 202
Заключение 204
Выводы 212
Список литературы 214
- Аллозимная изменчивость в популяциях Mus musculus s. str. и ее связь с синантропностью вида
- Обоснование нового подхода к идентификации генофонда популяций домовых мышей Закавказья
- Межвидовая генетическая изменчивость исследованных видов щетинистых крыс p. Proechimys
- Генетическая дифференциация форм кубинских хутий и проблема «завышенных» таксономических рангов
Аллозимная изменчивость в популяциях Mus musculus s. str. и ее связь с синантропностью вида
Ареал домовой мыши (в узком смысле как самостоятельного вида Mmusculus s. str.) охватывает практически всю территорию бывшего СССР и несколько сопредельных восточноевропейских стран (Польшу, Румынию, Болгарию, Словакию, Чехию). Он простирается от Баварии на западе до берегов Тихого океана на востоке и от горных хребтов Кавказа, Копетдага и Памира на юге до берегов Северного Ледовитого океана - на севере. Такой огромный ареал с широчайшим диапазоном климатических условий предполагает наличие у М. musculus s. str. наличия внутри- и межпопуляционной изменчивости не меньшей, чем у рассмотренного выше М. domesticus, имеющего сравнимый по величине ареал.
Работы по исследованию домовых мышей на территории бывшего СССР были начаты в конце 80-х годов прошлого века сразу тремя группами исследователей: на Дальнем Востоке, на Украине и в Москве (Межжерин, 1988, 1994, Межжерин, Котенкова, 1989, Межжерин и др., 1994, Милишников, 1994, Милишников и др., 1989, 1990, 1994, 2004, Фрисман, 1988, Фрисман, Коробицина, 1990, Фрисман и др., 1990, Frisman et al., 1990). В этих работах главное внимание было уделено генетической дифференциации видов и подвидов домовых мышей, их биохимической систематике (подробнее см. раздел 2.4), в которых был достигнут несомненный успех. В то же время, публикаций, посвященных анализу внутрипопуляционной белковой изменчивости у М .musculus s. str., практически не было, за исключением, упоминавшейся выше работы Р. Селандера с соавторами по анализу трех популяций домовых мышей Северной Дании (Selander e.al, 1969) и трех наших работ (Милишников, 1994, Милишников и др., 1990, 1994). Поэтому в данном разделе при характеристике внутрипопуляционной структуры белковой изменчивости у вида М. musculus s. str. мы будем опираться в основном на эти работы.
В таблице 4 представлены генные частоты 9 популяций из Таджикистана, Туркмении, Узбекистана, Московской области, Молдовы и Чехии (см. гл. 1 Материалы и методы), проанализированных по 34 белковым локусам. Видовая принадлежность пойманных особей окончательно устанавливалась нами по их биохимическому типу. Так, распределение аллелей в диагностических локусах Es-1, Es-2, Gpd-1, Idh-1, Mod-1 и Sod-1 позволило нам однозначно дифференцировать особей из симпатричных популяций М. musculus s. str. и М. spicilegus на территории Молдовы (Милишников и др., 1989, 1994, 1999). Из 34 проанализированных локусов 9 локусов оказались мономорфными во всех исследованных популяциях с идентичными фиксированными алелями. Это локусы Ак-1, Ак-З, Ак-4, Gpi, Got-2, Dia-2, Idh-2, Sod-l, Sod-2. В остальных 25 локусах был выявлен полиморфизм, по крайней мере, в одной из популяций. В таблице 4 представлены частоты аллелей этих полиморфных локусов.
Исследованные популяции группируются по ареалу вида M.musculus s.str. следующим образом: юго-западные - "Брно", "Бошканы", "Круглик"; центральные -"Москва" и "Черноголовка"; юго-восточные - все популяции Средней Азии. Анализ распределения всех выявленных аллозимов показал, что, несмотря на географическую удаленность отдельных популяций, большинство локусов имеют одинаковые доминирующие аллели, то есть встречающиеся в популяции с частотой больше 0,5. В отдельных популяциях доминирующий аллель может быть фиксирован. В некоторых полиморфных локусах совпадение обнаруживалось по двум основным аллелям: Es-13, Hpd,Hk, Idh-1, Ldr, Mod-1, Np-l, Pgm-2. Лишь в популяции Самарканда наблюдалась необычно высокая частота аллеля 100 Es-2. На фоне общего сходства в распределении основных аллелей в каждой почти популяции обнаружены аллели, свойственные только ей одной, - так называемые уникальные аллели. Таких уникальных аллелей, встречающихся, как правило, на низкой частоте, было выявлено в общей сложности 18 (см. табл.3). В целом картина распределения аллелей в исследованных популяциях M.musculus s.str. показывает, что генетическая дифференциация между ними незначительна, а проанализированные локусы имеют определенную сложившуюся аллельную структуру. Это подтверждается и низкими значениями коэффициентов генетического расстояния между ними (табл.3). Наиболее близкими в генетическом плане оказались две пары популяций: Айдаре и Кара-Кала из Сюнт-Хасардахского заповедника и молдавские - Бошканы и Круглик (соответственно, Duer 0,002 и 0,001). Однако тест на гомогенность (/-критерий, Животовский,1983) свидетельствовал, что мы имеем дело с различными популяциями.
Генетически близкими оказались также восточноевропейские и среднеазиатские популяции (таблица 5), хотя они имели выраженные внешние и краниометрические различия (Лавренченко, 1994). По окраске шерстного покрова все особи из популяций Брно, Бошканы, Круглик, Москва и Черноголовка, т.е. из юго-западных и центральных популяций, имели со спины серый или бурый цвет меха, а со стороны брюха - серый или грязно-белесый. Граница между цветом боков и брюшка отсутствовала.
Такая окраска согласуется с описаниями подвида М. musculus musculus L., данными в свое время А.И.Аргиропуло (Аргиропуло, 1940), Б.С. Виноградовым и И.М. Громовым (Виноградов, Громов, 1952) и М.В. Шидловским (Шидловский, 1962). Мыши из юго-восточной группы (среднеазиатские популяции Самарканда, Кара-Калы, Айдаре, Тигровой балки) были крупнее, имели цвет меха со спины - песочно-охристый, а с брюха белый с резкой границей между цветом боков и брюшка. Такая окраска меха соответствует описанному ранее подвиду M.musculus sewertzowii Kastsch.,1922 (Аргиропуло, 1940). Кроме того, у трех особей из популяции Кара-Кала брюшко было желтым с сохранением четкой границы между цветом боков и брюшка. Таким образом, исходя из полученных нами данных, можно заключить, генетические различия между двумя выделенными ранее подвидами домовых мышей М. т. musculus L. и М.т. sewertzowii Kastsch.,1922 не столь велики, как ожидалось, и соответствуют различиям между отдаленными популяциями. Однако, как мы покажем в следующей главе, оценочный параметр неевского генетического расстояния Dm между генетически обособленными популяциями, не всегда характеризует глубину их реальной дивергенции, так как практически полностью нивелирует различия между популяциями по редким аллелям, источником которых могут быть предковые родительские формы. Кроме того, А.И. Козловским (Козловский и др., 1997) было показано, что популяция Айдаре имеет совершенно особый кариотип, отличающий ее от всех других среднеазиатских популяций (подробнее см. Главу 3).
Примечание: звездочками отмечены популяции, проанализированные Р.Селандером с соавторами по 38 белковым локусам (Selander et. al., 1969) Иная картина дифференциации популяций была выявлена по уровню общей генетической изменчивости. В таблице 6 представлены обобщенные показатели изменчивости девяти исследованных нами популяций M.musculus s.str. и трех популяций M.musculus s.str., исследованных Р.Селандером с соавторами из Северо-Западной и Северо-Восточной Дании и Лимфьордена (Selander et al.,1969).
В таблице 7 эти популяции разделены на три группы по характеру их обитания. В первую группу (№ 1-5) вошли дикоживущие популяции из Средней Азии и Молдовы. Во вторую (№ 6-9) - полусинантропные популяции из Черноголовки и Дании, последние обитают в курятниках и хозпостройках. Третью группу (№ 10-12) составили чисто городские популяции Самарканда, Москвы и Брно. Подобное деление популяций в значительной мере носит условный характер, особенно когда речь идет о грани, отделяющей дикоживущие популяции от полусинантропных (Кучерук, Карасева,1992). Что же касается городских популяций, то с ними имеется больше определенности, так как главный критерий их вьщеления - это полная зависимость от жилища человека.
Обоснование нового подхода к идентификации генофонда популяций домовых мышей Закавказья
Подводя итог этому краткому обзору, зададимся вопросом, каким образом мы можем использовать новые данные, полученные французскими, американскими и русскими исследователями (Din et al., 1996, Orth et al, 1996, Boursot et al., 1996, Boissinot, Boursot, 1997, Prager et al., 1996, 1998, Gundus et al., 2000, Karn et al., 2002), для вьиснения природы изменчивости и происхождения синантропных домовых мышей Закавказья? С одной стороны, мы располагаем новым богатым материалом по генетической изменчивости домовых мышей из предполагаемых центров их расселения. С другой - имеем собственный достаточно обширный материал по аллозимной изменчивости домовых мышей из различных точек Восточной Европы (Глава 2) и из Закавказья. Ответ на поставленный вопрос напрашивается сам собой -необходимо объединить все имеющиеся данные в едином информационном массиве с тем, чтобы понять, какое место занимают генофонды закавказских популяций в общем фонде генной изменчивости рассмотренных популяций домовых мышей.
При всей кажущейся простоте объединения разнородных данных в единый массив, его выполнение требует особой методологической корректности и может быть успешно реализовано лишь при соблюдении следующих трех условий: 1 - сравнительный анализ популяций необходимо проводить по единому пулу генных локусов, 2 - недопустимо различное обозначение одних и тех же аллелей (обозначение аллелей во всех источниках должно быть унифицировано), 3 - в аллелофонде популяций необходимо различать древние (анцестральные) и эволюционно новые аллели. Первое условие выполнить достаточно легко. В двух работах французских исследователей (Din et al., 1996, Orth et al., 1996) проанализировано 35 белковых локусов, в наших работах - 34 (см. главу 2). Из них общих локусов оказалось 21. Таким образом, объединяя различные данные и уменьшая выборку локусов в популяциях, мы резко выигрываем в увеличении числа сравниваемых популяций. Их список представлен в таблице 13. Из таблицы видно, что исходным материалом для создания информационного массива по аллозимной изменчивости домовых мышей служили данные по 39 популяциям 8 видов мышей Старого и Нового Света общей численностью 769 особей
M.molossinus MS Япония о. Хонсю 41 - Bonhomme et al., 1989 Из них наши собственные данные представлены 15 популяциями (445 особей), а литературные данные различных авторов - 24 популяциями (324 особи). Этот массив данных включал в себя аллелофонд представителей пяти синантропных видов (Л/, musculus s. str., М. domesticus, М. castaneus, М. bactrianus, M.molossinus), относящихся к надвидовому комплексу Mus musculus s. lato, и трех строго дикоживущих видов (М. spicilegus, М. macedonicus, М. spretus), относящихся к надвидовому комплексу М. spicilegus s. lato. Разделение указанных комплексов датируется временем 1,0 - 1,3 млн. лет, а начало дифференциации синантропных домовых мышей - 0,5 млн. лет (She et al., 1990, Auffray, Britton-Davidian, 1992, Boursot etal., 1993).
Рассмотренные популяции были сгруппированы по географическому принципу (см. табл. 14). Популяции М. musculus s. str. были разбиты на 6 групп: (из Восточной Азии, Средней Азии, Восточной Европы, Западного, Центрального и Восточного Закавказья), популяции М. domesticus - на 3 группы (из Европы, Израиля, Японии и Кубы), популяции М. castaneus на 3 группы (из Северной Индии и Пакистана, Южной Индии и Индонезии). Одной выборкой представлена популяция М. sp. с неопределенной видовой принадлежностью из Передней Азии (Тегеран). Для сравнения были использованы выборки трех дикоживущих видов домовых мышей М. spretus, М. spicilegus, М. macedonicus и двух синантропных - М. molossinus и М. bactrianus.
Второе условие было выполнено после тщательной ревизии аллелей, представленных в литературных источниках и наших публикациях. Общий аллелофонд всех популяций состоял из 71 аллеля, часть из которых мы привели в соответствие с их первоначальным обозначением (Bonhomme et al., 1984, 1989). Эталонными были следующие популяции: М. spretus из Испании, М. musculus s. str. из Румынии, М. domesticus из Израиля, М. castaneus из Индонезии и М. molossinus из Японии (Bonhomme et al., 1984,1989). Обозначение аллелей в этих популяциях было принято за основу. Из проанализированных локусов 18 были полиморфны (Ак-2, Ск-2, Es-1, Es-2, Got-1, Got-2, Gpd-1, Idh-1, Idh-2, Ldh-2, Mod-1, Mod-2, Mor-1, Mor-2, Np-1, Pgm-2, Sdh-1, Sod-1) и 3 локуса (Ak-1, Ck-1, Ldh-1) - одинаково мономорфны в выборках всех видов. Дальнейшая унификация обозначений аллелей в литературных (Din et al., 1996, Orth et al., 1996) и наших (Милишников, 1994, Милишников и др., 1990, 1994, 1998) источниках во многом облегчалась следующими обстоятельствами: 1. Практически все авторы присваивали наиболее распространенным аллелям 100%-ную подвижность (см. аллели № 58-71 в табл. 14) и эти аллели легко идентифицировались. 2. В нашем распоряжении имелись в единичных экземплярах образцы всех пяти европейских видов домовых мышей, включая М. domesticus и М. spretus из Франции, М. musculus s. str. из Болгарии и другие. Эти образцы были в свое время проанализированы вместе с выборками домовых мышей из других локальностей для сопоставления и уточнения опытным путем спектров и относительной подвижности белков в гелях при электрофорезе в различных буферных системах. 3. Среди прочих мы исследовали закавказские популяции домовых мышей, имеющих аллели, специфичные не только для М. musculus s. str. и М. domesticus, но и для не недоступного нам М. castaneus из Центральной и Южной Азии. В результате было пересмотрено обозначение четырех аллелей в наших предыдущих публикациях (Милишников, 1994, Милишников и др., 1990, 1994, 1998): аллель Es-195 был переобозначен в Es-194, Es-290 - в Es-295, Es-295 - в Es-298, Mod-2125 - в Mod-2120. В соответствии с изначально установленной специфичностью аллелей Mod-l" и Np-170 для популяции М. musculus s. str. из Румынии (Bonhomme et al., 1984), в работе А. Орт с соавторами (Orth et al., 1996) были переобозначены три аллеля: Mod-1т на Mod-1110, Mod-l" на Mod-Г (в настоящей работе этот аллель обозначен Mod-jioo(a)j и ftp_j80 па }jp_fo_ g последнем случае изменения сделаны только для форм М. musculus s. str., включая закавказские популяции, но не для популяции домовых мышей из Тегерана. Аналогично этому, в работе В. Дин с соавторами (Din et al., 1996) было изменено обозначение аллеля Np-І80 на Np-І70, также только для форм М. musculus s. str. В этой же работе (Din et al., 1996) в популяции М. bactrianus было изменено обозначение аллеля Sod-lb на Sod-la, также в соответствии с его первично установленной специфичностью у М. domesticus и М. castaneus (Bonhomme et al., 1984). Обозначения остальных аллелей остались без изменения. Таким образом, унификация белковых аллелей по описанной выше схеме позволила впервые объединить разобщенные до этого данные разных авторов по генной изменчивости 5 синантропних и 3 дикоживущих видов домовых мышей.
Выполнение третьего условия поставленной выше задачи по выяснению природы изменчивости и происхождения домовых мышей Закавказья сопряжено уже не столько с методическими приемами обработки первичной информации, сколько с переосмыслением формы присутствия древних и новых аллелей в современных популяциях. Вследствие непрерывно идущего мутационного процесса (Четвериков, 1926, Timofeeff-Resovsky, 1939, Дубинин и др., 1979, Дубинин, Пашин, 1978, Muller, 1950) и внутригенных рекомбинаций (Оно, 1973, Koehn, Eanes, 1976, Strobeck, Morgan, 1978, Дуброва, 1985), в популяциях непрерывно накапливаются и удерживаются на низкой частоте так называемые «молодые» аллели. При массовом скрининге в популяциях удается обнаружить эти аллели, появляющиеся вследствие «свежих» мутаций с частотой примерно ІхІО5 на ген на поколение (Neel, 1974, 1983, Neel et al., 1976). При более эффективном селективном скрининге, разработанным Ю.П. Алтуховым, выявляется вдвое большая величина мутационного груза в популяциях -2x105 (Dubinin, Altukhov, 1979, Алтухов, Дуброва, 1982, Афанасьев и др., 1983). При этом авторы не всегда могут исключить того, что выявленные новые аллели являются не мутациями de novo, а древними редкими аллелями, унаследованными от предыдущих поколений.
Межвидовая генетическая изменчивость исследованных видов щетинистых крыс p. Proechimys
Белки крови и твердых тканей 281 зверька были подвергнуты электрофоретическому анализу. Из 26 изученных локусов 6 были одинаково мономорфны во всех трех популяциях, а остальные 18 локусов показывали тот или иной уровень полиморфизма (табл. 17). Видоспецифическая дифференциация животных, пойманных живоловками и давилками, была проведена по 7 локусам (в табл. 17 они отмечены звездочками). Проведенная биохимическая идентификация видов полностью совпала с данными кариологической диагностики, одновременно проводившегося В.М. Анискиным, но на меньшем числе животных. Выделенные группы соответствовали трем хромосомным формам с диплоидными наборами в 28, 32 и 34 хромосомы. Названия первым двум формам были даны В.М. Анискиным на основании сопоставления собственных и литературных данных по последней на то время ревизии p. Proechimys (Gardner, Emmons, 1984, Анискин, 1994 б, Анискин и др., 1991, 1995). В итоге в исследованном трехвидовом сообществе щетинистых крыс было выделено три вида щетинистых крыс: 150 особей P. brevicauda (2п=28), 62 особи Р. simonsi (2п=32) и 69 особей P. sp. (2п=34). Последний из видов в литературе ранее описан не был. Между точками отлова животных из окрестностей Хенаро-Эррера не было географичкских преград, а расстояние между ними не превышало 10 км. В связи с этим выделенные выборки животных мы считали представителями единой популяции, достаточно адекватно отражающей изменчивость своего вида.
Особенностью белковых диагностических локусов было то, что только два из них (Alb и Sod-І) были мономорфны у каждого их рассмотренных видов, но с различными фиксированными аллелями (см. табл. 17), которые однозначно дифференцировали и Р. brevicauda (2п=28). Виды P. simonsi (2п=32) и P. sp. (2п=34) по этим локусам не различались. Остальные диагностические локусы были полиморфны. Но их аллельные составы имели различия либо у всех трех видов (Es-4, Sod-2), либо только у двух видов (Es-3, Got-1, Idh-1). Вид P. brevicauda мог быть дифференцирован от двух других видов по всем 7 диагностическим локусам, из которых 5 локусов имели фиксированные аллели (см. табл. 17). Примечание: в таблицу не вошли шесть мономорфных локусов с одинаковыми для трех видов фиксированными аллелями: Dia-1, Gdc, Got-2, Idh-2, Ldh-A, Ldh-B. Звездочками отмечены диагностические локусы. N- объем выборки, 2п - число хромосом у данного вида.
Кариологический анализ, проведенный В.М. Анискиным на тех же выборках щетинистых крыс, показал, что исследованные формы хорошо дифференцируются по диплоидному набору и числу плеч хромосом (Анискин, 19946). Гибридов среди них обнаружено не было. Для определения природы кариологических различий им был проведен сравнительный анализ дифференциально окрашенных хромосом. Оказалось, что все кариотипы исследованных видов (было рассмотрено 6 форм) в различной степени перестроены относительно друг друга. Попарное сравнение видов показало, что они могут иметь сходные по G-окраске аутосомы, от 2 до 11 пар. Остальные пары хромосом представляют собой различные группы сцепления, которые сформированы из более мелких элементов набора и определяют специфичность кариотипов (Анискин, 19946, Анискин и др., 1995). Учитывая большое морфологическое и генетическое сходство видов и специфические признаки их кариологической дифференциации, В.М. Анискин пришел к выводу, что формирование и дивергенция кариотипов изученных форм происходила сравнительно недавно. Она была тесным образом связана с перекомбинацией различных групп сцепления и с различными сериями тандемных соединений мелких элементов набора хромосом в более крупные. Ниже мы покажем, что сопоставление этих данных с данными по структуре аллозимной изменчивости, явилось центральным звеном в расшифровке механизма эволюции исследованных видов.
Биохимически и кариологически тестированные животные, сгруппированные в три видовые группы, показали при проведении комьютерного канонического дискриминантного анализа четкое разделение (Варшавский, Павлинов, 1994). Виды-двойники были, наконец, четко морфологически дифференцированы. Более того, в этой работе в трехфакторном дисперсионном анализе краниометрических признаков, с учетом видовой принадлежности, возраста зверьков и пола, внутри каждого вида был показан половой диморфизм. В таблице 18 представлены обобщенные популяционно-генетические показатели аллозимной изменчивости исследованных видов щетинистых крыс. Для сравнения в этой же таблице представлены аналогичные показатели для 6 видов Proechimys из Венесуэлы (Benado et al., 1979) и средние оценки для 19 тропических видов грызунов по данным различных авторов. Уровень аллозимной изменчивости у исследованных нами видов оказался неодинаков.
По доле полиморфных локусов (Р95) с частотой второго аллеля больше 0,05, так называемых «истинно» полиморфных локусов, и по средней фактической и ожидаемой гетерозиготносте (Я0 и Нехр) вид P. brevicauda значительно и достоверно уступал двум другим исследованным видам - P. simonsi и P. sp. (2п=34). Величина этих показателей у P. brevicauda характерна для большинства видов млекопитающих (см. табл. 18). По доле же полиморфных локусов (Рдд) с порогом частоты вторых аллелей 0,01, Р. brevicauda имел значение, сходное с двумя другими видами (табл. 18). Именно по этому показателю все три исследованных вида превышали в 2-3 раза соответствующие показатели средних значений для 19 наземных тропических видов грызунов и венесуэльских видов Proechimys (за исключением P. guaire 2п=50 из Сан Карлоса).
Это говорит о том, что исследованные виды обладают коллосальным фондом генной изменчивости, не свойственном большинству видов млекопитающих. Однако у 5% видов млекопитающих эти показатели все же достигают значений выше Рдд = 0,400 и Hobs = 0,100, а у единичных видов - предельных для млекопитающих значений, близких или выше Рдд = 0,500 и H0bs = 0,150 (Nevo et al., 1984). К последним, например, относятся летучие мыши из рода ночниц Myotys velfer, у которых Рдд = 0,656, H0bs 0,144 (Smith et al., 1978), вечерние хомячки из Ю.Америки Colomys musculinus, у которых Рдд= 0,666, H0bs = 0,184 (Gardenal et al., 1980), домовая мышь Mus domesticus о. Гаваи, у которой Рдд=0,ЗЮ, H0bs 0,166 (Berry et al., 1981), а также упомянутый выше P. guaire (2п=50) из Сан Карлоса (Benado et al.,1979). Мы не знаем, почему эти виды имеют столь высокий уровень изменчивости. Не знают этого и сами авторы указанных работ. Например, в работе М. Бенадо (Benado et al.,1979) факт резко повышенной изменчивости одной из пяти исследованных форм щетинистых крыс вообще никак не интерпретировался. Между тем, феномен «сверхвысокой» генной изменчивости у единичных видов млекопитающих должен иметь свое объяснение. Ниже мы попытаемся объяснить этот феномен для исследованных нами видов Proechimys.
Второй вопрос, возникший при оценке уровней аллозимной изменчивости, это ее соотношение у рассмотренных видов. С учетом известной тенденции по снижению генной изменчивости в популяциях специализированных видов (Nevo et al., 1984), можно было бы ожидать, что генная изменчивость двух экологически специализированных стенотопных видов щетинистых крыс P. sp. (2п=34) и P. simonsi, будет ниже изменчивости пластичного эвритопного вида P. brevicauda. Однако все оказалось наоборот. По двум основным популяционно-генетическим параметрам - доле и P. simonsi уровень изменчивости был почти вдвое выше, чем у эврибионтного вида P. brevicauda. Лишь по количеству низкополиморфных локусов исследованные виды были сопоставимы (см. выше). Очевидно, что объяснение этого кажущегося противоречия следует искать не в изменчивости P.brevicauda, так как сам по себе его уровень соответствует изменчивости широкораспространенных видов грызунов (см. табл. 18), а в необычно высокой изменчивости P. simonsi и P.sp. (2п=34). Эта изменчивость, скорее всего, является их реальной адаптивной "нормой", так как исследованные популяции воспроизводятся в условиях мягкой и ненарушенной тропической среды, стабильность которой измеряется тысячелетиями. В период наибольших плейстоценовых похолоданий большая часть областей Верхней Амазонии, в том числе и районы обитания исследованных нами видов, не превращались в саванны, а оставались покрытыми лесными массивами (Davis, 1976).
Генетическая дифференциация форм кубинских хутий и проблема «завышенных» таксономических рангов
В двух последовательных полевых сезонах 1987-88 гг. автор настоящей диссертации провел вместе с кубинскими учеными А. Камачо, Р. Боротто и В. Беровидесом ряд экспедиций на территории Кубы, в которых был собран материал для исследования аллозимной изменчивости в популяциях кубинских хутий (см. гл. 1. Материалы и методы). Целью этих исследований было: - Описать структуру аллозимной изменчивости кубинских хутий и сопоставить уровни генетической дивергенции видов и подвидов с их таксономическим статусом. - Выявить связь генетической изменчивости популяций хутий с их экологической специализацией. - По распределению аллозимов в популяциях оценить филогенетическую близость хутий Кубы и щетинистых крыс Перу. Первой оригинальной работой по исследованию белковой изменчивости у хутий, была работа А. Камачо с соавторами (Camacho et al., 1986). В ней было проанализировано 14 белкых генов С. pilorides, из которых лишь 4 были полиморфны, и выявлена тенденция увеличения гетерозиготности в популяциях с усложнением среды их обитания. На новом этапе совместных российско-кубинских исследований хутий в аллозимный анализ было вовлечено два вида из двух родов - С. pilorides и М. (M.) prehensilis, которые были проанализированы по 32 аллозимным локусам. Уже в первой публикации на эту тему (Милишников, Камачо, 1988) было показано, что глубина генетической дивергенции между исследованными видами больше соответствует рангу "хороших" видов, чем родов. Этот факт первоначально мы интерпретировали как феномен замедленного процесса молекулярной эволюции у кубинских хутий вследствие их обитания в специфической островной тропической среде. В дальнейшем, при расширении числа исследованных популяций, привлечения данных по кариологическому анализу (Milishnikov et al., 1990, Булатова и др., 1993, Милишников, 1993, 2004) и тщательном анализе литературных данных по эволюционной истории данной группы гистрикогнатных грызунов, мы несколько изменили взгляд на эволюцию кубинских хутий и сместили акценты. По-видимому, относительно быстрые изменения ареала хутий Кубы в последних геологических периодах Земли (см. выше), резко ускорили морфогенетическую дивергенцию сохранившихся таксонов, что в итоге привело к опережению морфологической эволюции хутий в сравнении с их молекулярной эволюцией. В табл.19 представлены частоты генов исследованных форм хутий. Четыре последние графы в таблице занимают выборки, состоящие из 1 особи. Поэтому в соответствующих графах знак плюс указывает аллель, который имеет данная особь. Сравнение М. (М.) prehensilis и М. (М,) gundlachi о. Хувентуд показало, что их аллельный состав очень близок. В выборке М. (М,) gundlachi не было найдено ни одного аллеля, который бы отсутствовал у М. (М.) prehensilis. Более того, у двух видов наблюдалось практически полное совпадение общих аллелей (кроме локуса Gpi). Уровень генетической дивергенции между этими формами (Dive,= 0,01-0,02, табл.20) также был очень низкий и скорее указывал не на межвидовые, а на межпопуляционные различия. Этот факт нельзя не учитывать при осмыслении таксономических рангов исследованных форм. Исходя из оценок генетического расстояния М. Нея, мы можем допустить, что форма "gundlachi" в лучшем случае имеет ранг подвида, как это было установлено при ее первоописании (Chapman, 1901), но не отдельного вида (Varona, 1986).
Иная ситуация, более соответствующая реальности, наблюдалась при сравнении номинативного вида С. p. pilorides (Say, 1882) о. Куба и его подвида С. p. relictus (Allen, 1911) о. Хувентуд. В отличие от предыдущего случая, между этими формами были найдены различия в распределении аллелей. У подвида С. p. relictus было выявлено 4 аллеля, отсутствующих в выборках номинативного вида (Esla, Gpf, Gsrc, Sdh"), три
Более высокий уровень генетической дивергенции прослеживался при сравнении видов С. pilorides и М. (М.) prehensilis, представляющих два близких рода хутий. Было установлено, что эти виды диагносцируются по 5 мономорфным (Es-4, Gp-4, G-6pd, Xdh, Hbb) и 2 полиморфным локусам (Np и Pgd), имеющих полностью различные спектры аллелей. Среднее генетическое расстояние между этими видами по четырем представительным выборкам было D = 0,25 (см. табл. 19 и 20). Особого рассмотрения заслуживает форма, обозначенная нами С. sp. (см. Главу 1. Материалы и методы). Две особи этой неизвестной ранее формы хутий были пойманы Н. Манохиной в районе типового обитания вида М. (L.) garridoi (Varona, 1970с, Garrido,1971) - в западной оконечности о. Ларго. Пойманные зверьки, из которых в наше распоряжение для проведения аллозимного и кариологического анализа был предоставлен один взрослый самец (череп зверька был оставлен у Н. Манохиной), существенно отличались как от С. pilorides, так и от М. (М.) prehensilis. Они имели равномерную светло-серую окраску со спины и брюха, в то время как окраска С. pilorides и М. (М.) prehensilis варьировала от темно-коричневой до темно-бурой с более светлым брюхом, до белого у М. (М.) prehensilis. Небольшие различия были найдены также в размерах тела исследованного зверька (табл.21). Он явно отличался от М. (М.) prehensilis по длине тела и хвоста, особенно по соотношению их длины. По сравнению с С. pilorides он имел укороченную стопу. В то же время исследованный зверек отличался и от типового образца М. (L.) garridoi, у которого длина тела и хвоста были, соответственно, 35,0 и 21,5 см (Varona, 1970с). В связи с этим первичная таксономическая идентификация хутии с о. Ларго по экстерьерным признакам оказалась невозможной.
Аллозимная диагностика исследованного зверька показала, что по всем 7 белковым локусам, специфичным для С. pilorides, данная особь относилась к роду Capromys. Это подтвердил и кариологический анализ (Булатова, 1993). В то же время исследованный зверек имел и свои отличительные особенности. Диагносцируясь в целом как представитель p. Capromys, он имел два уникальных аллеля (Н1 и Pgm-2C), которые не были встречены ни у С. pilorides, ни у М. (М.) prehensilis (см. табл.16). Уникальный гомозиготный генотипи НҐ" был выявлен на фоне мономорфного локуса а гомозиготный генотипи Pgm-2c/c - на фоне полиморфного локуса с с генотипами Pgm-2b/b и Pgrn- . Два других аллеля {Gpf и Sdha), которые имела эта особь, были встречены только в популяции С. p. relictus о. Хувентуд. Последнее, по-видимому, связано с географическим положением островов, входящих в архипелаг Лос-Канарреос. Условное генетическое расстояние исследованной особи от номинативного подвида С. p. pilorides составляло М),10 (см. табл. 20), что при отмеченных сравнительно низких уровнях генетической дивергенции между другими таксонами в данной группе, может означать ее принадлежность к самостоятельному виду или к хорошо отличимому подвиду. Итак, в пределах типового обитания М. (L.) garridoi было поймано два зверька, из которых один был исследован морфологически, кариологически и биохимически. По генетическим и кариологическим признакам этот зверек относился к роду Capromys, но по морфологическим признакам отличался от голотипа М. (L.) garridoi и других форм хутий. Возможно, дальнейшие зоологические исследования этой формы хутии внесут ясность в вопрос о ее таксономическом статусе.
